仿形技術在煙梗開包機中的應用

米存軍

（河南中煙工業有限責任公司黃金葉生產制造中心，河南鄭州 450000）

0 引言

煙梗作為卷煙原料之一，是制梗絲的主要原料，在生產過程中起著重要的作用。煙梗自動開包機是煙梗加工的首道工序，該工序的主要任務是將來料梗包切割后倒出煙梗，梗包甩到回收帶流回收集箱，梗料進入下道浸梗工序。

目前國內卷煙廠煙梗開包生產現場均存在粉塵污染情況，煙梗自動開包機的投入應用可降低粉塵，但引入此設備的煙廠不足10家，大多仍停留在人工開包及傾倒的方式。現階段，梗包多采用麻包縫口方式，普遍存在外形不規則現象，煙梗自動開包技術尚不成熟，設備開包成功率低，特別是對梗包的適應性需進一步完善。

1 國內卷煙廠煙梗開包方式現狀

1.1 使用煙梗開包機廠家

河南中煙黃金葉制造中心：KB1型（3000 kg/h）自動上包、自動開口；濟南卷煙廠：KB3型（3000 kg/h）人工上包、自動開口；蕪湖卷煙廠：KB3型（3000 kg/h）人工上包、自動開口；郴州卷煙廠：KB1型（3000 kg/h）自動上包、自動開口；武漢卷煙廠：KB3型（3000 kg/h）人工上包、自動開口；青州卷煙廠：KB3型（3000 kg/h）人工上包、自動開口等。特點是采用密閉箱體實現梗包倒料，箱體內粉塵由風機抽除。實現了降低進梗生產現場粉塵污染的目的，對于不回收麻包的情況下，自動開包，降低了工人的勞動強度。存在問題是開包設備對梗包兼容性差，梗包規格不一及梗包縫口不良時，將導致開包不充分、倒料不徹底產生頻繁掉包現象。

1.2 人工或半自動開包

國內大部分煙廠仍采用人工開包方式，部分廠家自行研制半自動開包，總體存在設備功能不完善，除塵效果不理想，表現為進梗開包生產現場揚塵嚴重，工人勞動強度高，長期來看，引進煙梗自動開包設備代替人工開包是一種必然趨勢。

河南中煙工業有限責任公司黃金葉生產制造中心煙梗自動開包機投入生產以來，長期存在2個問題：淤開包成功率低，每批次（90包）因梗包開口不良平均掉包20包以上；于倒料后梗包內殘留梗多，平均每批次殘留12 kg左右。生產現場需專設一操作崗位，對掉包進行手工開包處理，對梗包內殘留梗料進行回收清理，不但增加了勞動強度，在排除掉包的過程中，檢修門頻繁打開，也增加了崗位危險因素。同時，檢修門打開使煙塵泄漏，污染生產現場環境。

通過對設備的結構和原理分析，一是自動開包系統采用剛性切割方式，當梗包外形不規則、規格不統一時，無法完成對梗包的有效切割，造成開包成功率低。二是切口方式為“一字口”，造成倒料不暢。

目前，相關設備生產、使用廠家不多，但長期來看，為解決梗包開口粉塵污染問題，煙梗自動開包機必然會得到大量使用和推廣，完善和解決煙梗自動開包機的功能缺陷，十分必要和緊迫。當前國內采用麻包作煙梗包裝的梗包，尤其是規格不一、包口縫制不良、包層外形凸凹不平等梗包，并無成熟的切割設備，現采用的剛性切割方式（切割方向沿梗包切口呈直線移動），切割位置與梗包位置相對固定，無法及時對不規則梗包表面作出反應和改變，不能適應現階段梗包的開包要求。根據現有廠家使用及改進情況，僅在防止梗包進料傾倒、開包后梗包倒料故障及電控方面作了研究，均沒有針對不規則梗包開口不良這一根本性問題作出徹底解決。

為解決煙梗自動開包機開包系統對梗包外形無適應能力這一難題，擬利用仿形技術模仿梗包外形進行切割。將仿形技術應用于煙梗自動開包切割系統中，要解決的難題是，梗包表面相對松軟，不易靠模；每包梗包外形均不相同，無法采用統一樣板，須設計動態樣板的仿形方式。

2 改進思路

2.1 采用復合切割的方式

針對梗開包機開口單一導致的甩包不凈，研究采用復合切割方式，實現倒梗順暢，解決梗包倒料后造成的殘包內留梗問題。思路是設計新增一套輔助切割系統，從梗包上面對梗包豎切，切口與原設備切割方向垂直。

2.2 采用仿形技術自適應不規則梗包的開口切割

針對梗包表面的凹陷與突起、包口扭結塊，研究仿形技術，由仿形觸頭對梗包外形進行仿形，同步作為樣板反饋給傳送鏈，控制切割刀片按照梗包外形調整進刀，實現自動仿形切割。

2.3 適應不同外形梗包特點的仿形觸頭和動態樣板仿形方式

梗包表面相對松軟，不易靠模且每包梗包外形均不相同，無法采用統一樣板，設計合理的仿形觸頭結構及針對不同梗包外形的動態樣板仿形方式。

利用“仿形”理念，初步方案設想如圖1所示，由仿形觸頭對梗包外形進行仿形，同步作為樣板反饋給傳動鏈，控制切割刀片按照梗包外形調整進刀，實現自動仿形切割。

3 改進內容

3.1 設計目標

考慮設備原布局及安裝空間，設計新增一套輔助切割系統，從梗包上面對梗包豎切，即切口與原設備切割方面垂直，2個切口形成T形。這樣，完成切割后的梗包傾倒時，因豎切口與甩包機構的方面一致，當原橫向切口不充分時，梗包內的梗料因甩動向中央集聚，從豎向切口處倒出，同時，由于T形切口切開的麻包片向兩側翻開，倒梗時阻力小，出梗順暢，從而避免梗料倒不出產生掉包。

圖1 梗包仿形切割原理

3.2 系統原理設計

在原開包機入口處，新增一套砂輪切割系統（圖2），砂輪及電機安裝在轉軸上，機座可沿轉軸旋轉，通過氣彈簧緩沖保持穩定。當來料梗包上表面出現不規則的突起時，裝在砂輪內側的限高輥與梗包接觸可提升切割裝置，限高輥通過軸承安裝于電機軸上，當其與梗包表面接觸時，因與梗包表面摩擦止轉，根據受力情況，保持切刀對梗包的切入深度；對正常梗包表面或凹陷表面切割時，則由砂輪自重及拉簧施加壓力實現切割，切入深度由限高輥保持，可實現動態適應不同形狀的梗包切割。

圖2 新增切割系統

4 效果

（1）社會效益。解決了煙梗開包頻繁掉包難題，消除了煙梗開包系統的掉包現象；降低了職工勞動強度，現場揚塵減少，環境得到極大改善；減少1名煙梗開包工序輔助人員；消除了掉包人工處理存在的安全隱患。

（2）經濟效益。改進后，每批次減少煙梗浪費5 kg，按平均每天生產4批次，每年220個工作日計算，年節約煙梗原料8800 kg，按原料成本60元人民幣/kg計算，每年節約原料成本26.4萬元人民幣。

5 總結

煙梗開包機是目前較為先進的制絲設備，實現了降低進梗生產現場粉塵污染的目的，在不回收麻包的情況下，自動開包工藝，降低了工人的勞動強度，本次改進，對原設備開包功能進行了完善和補充，應用效果明顯。但由于對設備使用時間短，相關技術經驗積累不夠，存在著改進設計相對粗糙、外觀未作過多考慮等不足，尚需進一步完善提高。